Herstellung und Magnetfeldabhängigkeit gesputterter schmaler YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$-Stufenkontakte

Vaupel, M.

Book/Report

FZJ-2019-00807

Herstellung und Magnetfeldabhängigkeit gesputterter schmaler YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$-Stufenkontakte

Vaupel, M. (Corresponding author)FZJ*

1995
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3132, 96 p. (1995)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21410

Report No.: Juel-3132

Abstract: In der vorliegenden Arbeit werden die präparativen Probleme und die Feldabhängigkeit schmaler Stufenkontakte auf der Basis von gesputterten YBCO-Filmen eingehend untersucht. Mit Hilfe einer verbesserten dc-Magnetron-Sputteranlage, u.a. neu entwickelter Heiztisch für eine homogenere Substrattemperatur und automatisierte Druckregelung, wurden auf glatte und ausscheidungsfreie Oberflächen optimierte Schichten mit einer supraleitenden Übergangstemperatur von T$_{c,ind.}$ = 87 - 90 K abgeschieden. Die schmale Rockingkurvenbreite des (005)-Reflexes von $\omega_{FWHM}$ = 0.15° auf SrTiO$_{3}$ zeugt von der guten Kristallinität. Die Filme wurden mit optischer Lithographie fiir Dimensionen größer als 1 $\mu$m bzw. mit Elektronenstrahl-Lithographie im sub-$\mu$m-Bereich (bis 0.5 $\mu$m) zu Stufenkontakten strukturiert, so daß die Breite der Kontakte deutlich kleiner als die Josephson-Eindringtiefe $\lambda_{j}$ = (h/4$\pi$e$\mu_{0}$j$_{c}$d)$^{1/2}$ ist, um eine gleichmäßige Stromverteilung über den Kontakt zu gewährleisten. Beträgt das Verhältnis zwischen Filmdicke und Stufenhöhe t/h = 1/2, zeigen die Strom-Spannungskennlinien RSJ-ähnliches Verhalten mit I$_{c}$-Werten von 10$^{-6}$ - 10$°{-5}$ A bei 77K (entsprichtj$_{c} \approx$ 10$^{3}$ - 10$^{-4}$ bzw. von 10$^{-5}$ - 10$^{-4}$ A bei 4.2 K (entspricht j$_{c} \approx$ 10$^{4}$ - 10$^{5}$ A/cm$^{2}$). Damit ergeben sich I$_{c}$R$_{n}$-Produkte von 0.03 - 1 mV bei 77 K bzw. 0.2 - 8 mV bei 4.2 K. Die große Streuung der Werte resultiert aus der Tatsache, daß die Werte im Laufe der hier durchgefiihrten Optimierung gewonnen wurden. Als mögliches Trimmverfahren für die Kontakte hinsichtlich ihrer Transporteigenschaften wird die Elektromigration untersucht. Es zeigt sich, daß dieses Verfahren lediglich bei Raumtemperatur und nicht wie erhofft bei 77.4 K eine ausreichende Modifikation der Kontakte bewirkt. Die Feldabhängigkeit des kritischen Stromes I$_{c}$ ähnelt Fraunhofer-Mustem mit einer Periode $\Delta$B$_{o}$, die auf Grund flußfokussierender Effekte am Kontakt einer 1/w$^{2}$-Abhängigkeit folgt. Diese experimentellen Befunde lassen sich sehr gut mit dem Ansatz für dünne Filme (Gleichung (18)) erklären. Auf Grund des Eindringens von Fluß in die Elektroden kann jedoch auch der klassische Ansatz $\Delta$B$_{o}$= [...]

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